(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するための検出素子と、当該検出素子を素子活性温度に加熱するヒータとを備えるガスセンサに接続されるセンサ制御装置であって、
前記検出素子の通電を制御すると共に、前記検出素子からの特定ガス濃度に応じた電圧信号を検出する信号処理回路と、
前記ヒータの通電を制御するヒータ制御回路と、
前記信号処理回路にて検出した前記電圧信号を濃度信号としてシリアル通信によって第１外部装置に通信出力する通信回路と
を備え、
これら各回路が同一の回路基板上に実装されており、
前記ヒータ制御回路が接続されるパワー系グランドと、前記信号処理回路および前記通信回路が接続される信号系グランドとが、前記回路基板において各々独立して備えられ、
前記信号系グランドは、前記回路基板と前記第１外部装置との間を電気的に接続する第１電気経路を備え、前記パワー系グランドは、前記回路基板と前記第１外部装置とは異なる第２外部装置との間を電気的に接続する前記第１電気経路から独立した第２電気経路を備えてなることを特徴とするセンサ制御装置。
【請求項２】
前記ガスセンサは、被測定ガス中における特定ガスとしてのＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサであることを特徴とする請求項１に記載のセンサ制御装置。
【請求項３】
前記センサ制御装置は、内燃機関に適用され、前記第１外部装置は、内燃機関の制御を司るエンジン制御装置であり、前記第２外部装置は、前記ヒータ及び当該センサ制御装置に電力を供給するバッテリであることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ制御装置。
【請求項４】
被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するための検出素子と、当該検出素子を素子活性温度に加熱するヒータとを備えるガスセンサと、
前記ガスセンサに接続される請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ制御装置と、
から構成されることを特徴とするセンサ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排ガス等の被測定ガス中の特定成分を検出するガスセンサに接続され、このガスセンサの駆動を制御するセンサ制御装置に関するものである。また、上記のガスセンサとセンサ制御装置とから構成されるセンサ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車のエンジンから排出される排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を検出するガスセンサが知られている。このようなガスセンサは、第１測定室に流入された被測定ガス（排ガス）中の酸素を汲み出したり、また第１測定室に外部から酸素を汲み入れたりして、被測定ガスの酸素濃度を所定の濃度に調整するための第１ポンピングセルと、第１測定室から第２測定室に流入される酸素濃度が調整された被測定ガス中のＮＯｘを分解し、その際にＮＯｘ濃度に応じた電流が電極間に流れる第２ポンピングセルとを有する。ガスセンサにはヒータが設けられ、各セルを構成する固体電解質体が加熱されることで活性状態が保持される。
【０００３】
このようなガスセンサは、センサ制御装置に接続され、このセンサ制御装置によってガスセンサを駆動することで、酸素濃度に応じた電流が第１ポンピングセル（詳細には、第１ポンピングセルの電極間）に流れ、又、ＮＯｘ濃度に応じた電流が第２ポンピングセルに流れる。そして、各セルから出力された電流信号は、センサ制御装置内の信号処理回路にて電圧信号に変換され、酸素濃度信号、ＮＯｘ濃度信号として外部のエンジン制御装置（ＥＣＵ等）に出力される。一方、ガスセンサを構成するヒータは、センサ制御装置内のヒータ制御回路により通電制御され、ヒータ電流がＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【０００４】
ここで、ＮＯｘ濃度を検出するための電流（即ち、第２ポンピングセルを流れる電流）はｎＡ（ナノアンペア）オーダであるのに対し、ヒータ電流はＡ（アンペア）オーダである。さらに、信号処理回路とヒータ制御回路は、センサ制御装置内の同一の回路基板上に搭載されている。従って、ヒータのＯＮ／ＯＦＦ切り替え時に発生するノイズが信号処理回路に乗ってしてしまい、ＮＯｘ濃度の検出精度が低下するという問題があった。そこで、例えば、センシング回路（信号処理回路）における基準電位を設定するグランドパターンと、ヒータ制御回路における基準電位を設定するグランドパターンとを、グランド端子部を起点として分離して設けたガス濃度検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このガス濃度検出装置では、センシング回路へのヒータ電流の回り込みを防止でき
るので、センシング回路における基準電位の安定化が実現できる。
【０００５】
ところが、グランド端子部を共有化すると、ヒータがＯＮされている間は、ヒータ電流の影響が強く、信号処理回路の出力電圧が変動してしまうという問題点があった。この場合、ヒータがＯＦＦされている間に、信号処理回路の出力電圧をＡ／Ｄ変換してＡ／Ｄ値をサンプリングすれば問題ない。しかし、ヒータのＯＮ／ＯＦＦに関わらず、サンプリングしたＡ／Ｄ値を平均化処理する場合、この平均値は実際の値よりもずれてしまう。従って、ヒータ電流による信号処理回路への影響を最小限に抑えるためには、信号処理回路のグランドと、ヒータ制御回路のグランドとを別々に設けるのが望ましい。
【０００６】
また、最近のセンサ制御装置では、ガスセンサ内のセンサ素子の通電制御と、ヒータの通電制御との他に、ＣＡＮ等のシリアル通信を介したＥＣＵとの通信制御が求められている（例えば、特許文献２参照）。この場合、通信回路用の基準電位を設定するグランドパターンを、センサ制御装置内の同一回路基板上に新たに設け、通信用のグランドを新たに設定する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２１２２８４号公報
【特許文献２】特開２０００−１７１４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、信号処理回路用のグランドと、ヒータ制御回路用のグランドと、通信回路用のグランドとをそれぞれ別々に設けると、これらのグランドを接地するための配線が複雑になるので好ましくない。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ヒータ通電時でも、信号処理回路および通信回路の各出力変動を最小限に抑制でき、かつグランド配線のレイアウトを簡素化できるセンサ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のセンサ制御装置は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するための検出素子と、当該検出素子を素子活性温度に加熱するヒータとを備えるガスセンサに接続されるセンサ制御装置であって、前記検出素子の通電を制御すると共に、前記検出素子からの特定ガス濃度に応じた電圧信号を検出する信号処理回路と、前記ヒータの通電を制御するヒータ制御回路と、前記信号処理回路にて検出した前記電圧信号を濃度信号としてシリアル通信によって第１外部装置に通信出力する通信回路とを備え、これら各回路が同一の回路基板上に実装されており、前記ヒータ制御回路が接続されるパワー系グランドと、前記信号処理回路および前記通信回路が接続される信号系グランドとが、前記回路基板各々独立して備えられ、前記信号系グランドは、前記回路基板と前記第１外部装置との間を電気的に接続する第１電気経路を備え、前記パワー系グランドは、前記回路基板と前記第１外部装置とは異なる第２外部装置との間を電気的に接続する前記第１電気経路から独立した第２電気経路を備えている。
【００１１】
また、請求項２に係る発明のセンサ制御装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記ガスセンサは、被測定ガス中における特定ガスとしてのＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサであることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に係る発明のセンサ制御装置は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記センサ制御装置は、内燃機関に適用され、前記第１外部装置は、内燃機関の駆動制御を司るエンジン制御装置であり、前記第２外部装置は、前記ヒータ及び当該センサ制御装置に電力を供給するバッテリであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のセンサ制御システムは、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するための検出素子と、当該検出素子を素子活性温度に加熱するヒータとを備えるガスセンサと、前記ガスセンサに接続される請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ制御装置とから構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明のセンサ制御装置では、パワー系グランドと信号系グランドとを、回路基板において各々独立して備え、さらに、信号系グランドにおける回路基板と第１外部装置との間を接続する第１電気経路と、パワー系グランドにおける回路基板と第２外部装置との間を接続する第２電気経路とを独立させているので、ヒータ通電時においても、ヒータ制御回路に流れるヒータ電流が、信号処理回路および通信回路の各出力に影響するのを抑制できる。従って、特定ガス濃度の検出精度を向上できる。さらに、信号処理回路と通信回路とを１つの信号系グランドにまとめて接続しているので、グランド配線のレイアウトを簡素化できる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明のセンサ制御装置は、請求項１に記載の発明の効果に加え、ＮＯｘ濃度に応じて電流を濃度対応信号の一種として扱うＮＯｘセンサのように、微弱な電流を扱うガスセンサに用いると好適である。つまり、ヒータ制御回路に流れるヒータ電流が、信号処理回路および通信回路の各出力に影響するのを抑制できる。従って、ＮＯｘ濃度の検出精度を向上できる。
【００１６】
また、請求項３に係る発明のセンサ制御装置は、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、内燃機関に適用することで、センサ制御装置から通信回路を介して出力された精度の良い濃度信号としてエンジン制御装置が受信でき、その濃度信号に基づく内燃機関の制御を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】内燃機関１の排気系周りの概略的な構成を示す図である。
【図２】センサ制御装置２と、センサ制御装置２に接続されたＮＯｘセンサ１０の概略的な構成を示す図である。
【図３】センサ制御装置２の回路基板２０上に搭載された電子部品等の概略的な配置構成を示す図である。
【図４】１本のＧＮＤ端子を共用化したセンサ制御装置のＣＡＮの出力電圧（ＣＡＮ通信信号）の変動と、シグナルグラウンドの電圧変動とを示すグラフである。
【図５】２本のＧＮＤ端子を別々に有する本実施の形態におけるセンサ制御装置のＣＡＮの出力電圧（ＣＡＮ通信信号）の変動と、シグナルグラウンドの電圧変動とを示すグラフである。
【図６】１本のＧＮＤ端子を共用化したセンサ制御装置のＮＯｘ出力の変動を示すグラフである。
【図７】２本のＧＮＤ端子を別々に有する本実施の形態におけるセンサ制御装置のＮＯｘ出力の変動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化したセンサ制御装置の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照し、被測定ガスである排気ガス中における特定ガスとしてのＮＯｘ濃度を検出できるＮＯｘセンサ１０の制御を行うセンサ制御装置２を本発明に係るセンサ制御装置の一例とし、そのセンサ制御装置２が取り付けられる内燃機関１の概略的な構成について説明する。図１は、内燃機関１の排気系周りの概略的な構成を示す図である。なお、本実施形態では、センサ制御装置２がＮＯｘセンサ１０と接続され、このＮＯｘセンサ１０と共にセンサ制御システムを構成している。
【００１９】
図１に示すように、内燃機関１は自動車を駆動するためのエンジン５を有し、このエンジン５には、エンジン５から排出される排気ガスを車外に放出するための排気管６が接続されている。排気管６の経路上には、排気ガスの浄化を行うためのＮＯｘ選択還元触媒７が設けられている。ＮＯｘ選択還元触媒７は、公知の化学反応によってＮＯｘ還元剤と反応させて無害なＮ２とＨ２Ｏとに還元する触媒である。図示しないが、ＮＯｘ選択還元触媒７の上流側（排気ガスの流路上流側）には、排気管６内を流れる排気ガスに対し尿素水を噴射するためのインジェクタが設けられている。
【００２０】
そして、排気管６の経路上でＮＯｘ選択還元触媒７の下流側には、ＮＯｘ選択還元触媒７を通過した排気ガス中のＮＯｘの濃度を検出するためのＮＯｘセンサ１０が配設されている。ＮＯｘセンサ１０は、自身とは離れた位置に配設されるセンサ制御装置２とハーネス（信号線束）４を介して電気的に接続されており、センサ制御装置２によって制御されてＮＯｘ濃度の検出を行う。センサ制御装置２はバッテリ８から電力の供給を受けて駆動する。そして、ＮＯｘセンサ１０を用いて検出したＮＯｘ濃度の検出信号（濃度信号）を、ＣＡＮ（車載用ネットワーク）９１を介して接続されたエンジン制御装置９（以下ＥＣＵ９と略す）に出力する。
【００２１】
次に、センサ制御装置２とＮＯｘセンサ１０について、図２を参照して説明する。図２は、センサ制御装置２と、センサ制御装置２に接続されたＮＯｘセンサ１０の概略的な構成を示す図である。なお、図２において、ＮＯｘセンサ１０のセンサ素子１００は、先端側部分における内部構造を示す断面図をもって図示しており、図中左側がセンサ素子１００の先端側となっている。
【００２２】
ＮＯｘセンサ１０は、細長で長尺な板状体の形状をなすセンサ素子１００を、排気管６（図１参照）に取り付けるためのハウジング（図示外）内で保持した構造を有する。ＮＯｘセンサ１０からは、このセンサ素子１００の出力する信号を取り出すためのコネクタ付きのハーネス４が引き出され、上記のようにＮＯｘセンサ１０とは離れた位置に取り付けられるセンサ制御装置２のセンサ端子部３０に接続されている。これにより、ＮＯｘセンサ１０とセンサ制御装置２とが電気的に接続されている。
【００２３】
まず、センサ素子１００の構造について説明する。図２に示すように、センサ素子１００は、３枚の板状の固体電解質体１１１，１２１，１３１の間にアルミナ等からなる絶縁体１４０，１４５をそれぞれ挟み、層状をなすように形成したものである。そして、固体電解質体１３１側の外層（図２における下側）には、アルミナを主体とするシート状の絶縁層１８１，１８２を積層し、その間にＰｔを主体とするヒータパターン１８３を埋設したヒータ１８０が設けられている。
【００２４】
固体電解質体１１１，１２１，１３１はジルコニアからなり、酸素イオン伝導性を有する。センサ素子１００の積層方向において固体電解質体１１１の両面には、固体電解質体１１１を挟むように多孔質性の電極１１２，１１３が各々設けられている。この電極１１２，１１３は、Ｐｔ又はＰｔ合金或いはＰｔとセラミックスを含むサーメットなどから形成されている。さらに、電極１１２，１１３の表面上には、セラミックスからなる多孔質性の保護層１１４が設けられ、電極１１２，１１３が排気ガスに含まれる被毒成分に晒されることによって劣化しないように保護している。
【００２５】
固体電解質体１１１は、両電極１１２，１１３間に電流を流すことで、電極１１２の接する雰囲気（センサ素子１００の外部の雰囲気）と電極１１３の接する雰囲気（後述する第１測定室１５０内の雰囲気）との間で、酸素の汲み出しおよび汲み入れ（いわゆる酸素ポンピング）を行うことができる。本実施の形態では、固体電解質体１１１および電極１１２，１１３を、第１ポンピングセル（以下、「Ｉｐ１セル」という）１１０と称することとする。
【００２６】
固体電解質体１２１は、絶縁体１４０を挟んで固体電解質体１１１と対向するように配置されている。センサ素子１００の積層方向における固体電解質体１２１の両面にも、固体電解質体１２１を挟むように多孔質性の電極１２２，１２３がそれぞれ設けられており、同様に、Ｐｔ又はＰｔ合金或いはＰｔとセラミックスを含むサーメットなどから形成されている。そのうちの電極１２２は、固体電解質体１１１と向き合う側の面に形成されている。
【００２７】
さらに、固体電解質体１１１と固体電解質体１２１との間には、小空間としての第１測定室１５０が形成されている。そして、固体電解質体１１１側の電極１１３と、固体電解質体１２１側の電極１２２とが、第１測定室１５０内に配置されている。この第１測定室１５０は、排気管６（図１参照）内を流通する排気ガスがセンサ素子１００内に最初に導入される空間である。そして、第１測定室１５０のセンサ素子１００における先端側には、第１測定室１５０内外の仕切りとして、第１測定室１５０内への排気ガスの単位時間あたりの流通量を制限する多孔質状のセラミックからなる第１拡散抵抗部１５１が設けられている。同様に、第１測定室１５０のセンサ素子１００における後端側にも、後述する第２測定室１６０につながる開口部１４１と第１測定室１５０との仕切りとして、排気ガス
の単位時間あたりの流通量を制限する多孔質状のセラミックからなる第２拡散抵抗部１５２が設けられている。
【００２８】
このような固体電解質体１２１および両電極１２２，１２３は、主として、固体電解質体１２１により隔てられた雰囲気（電極１２２の接する第１測定室１５０内の雰囲気と、電極１２３の接する基準酸素室１７０（後述）内の雰囲気）間の酸素分圧に応じて起電力を発生することができるものである。本実施の形態では、固体電解質体１２１および電極１２２，１２３を、起電力セル（以下、「Ｖｓセル」という）１２０と称する。
【００２９】
次に、固体電解質体１３１は、絶縁体１４５を挟んで固体電解質体１２１と対向するように配置されている。固体電解質体１３１の固体電解質体１２１側の面にも同様に、Ｐｔ又はＰｔ合金或いはＰｔとセラミックスを含むサーメットなどから形成された多孔質性の電極１３２，１３３がそれぞれ設けられている。
【００３０】
電極１３２が形成された位置には絶縁体１４５が配置されておらず、独立した基準酸素室１７０が形成されている。この基準酸素室１７０内には、Ｖｓセル１２０の電極１２３が配置されるようにもなっている。なお、基準酸素室１７０内には、セラミック製の多孔質体が充填されている。また、電極１３３が形成された位置にも絶縁体１４５が配置されておらず、基準酸素室１７０との間に絶縁体１４５を隔て、独立した小空間としての第２測定室１６０が形成されている。そして、この第２測定室１６０に連通するように、固体電解質体１２１および絶縁体１４０のそれぞれに開口部１２５および開口部１４１が設けられており、前述したように、第１測定室１５０と開口部１４１とが、間に第２拡散抵抗部１５２を挟んで接続されている。
【００３１】
固体電解質体１３１および両電極１３２，１３３は、上記のＩｐ１セル１１０と同様に、絶縁体１４５により隔てられた雰囲気（電極１３２が晒される雰囲気と、電極１３３の接する第２測定室１６０内の雰囲気）間にて酸素の汲み出しを行う。本実施の形態では、固体電解質体１３１および両電極１３２，１３３を、第２ポンピングセル（以下、「Ｉｐ２セル」という）１３０と称する。
【００３２】
次に、センサ制御装置２の構成について説明する。図２に示すように、センサ制御装置２の有する回路基板２０上には、電源回路２１、マイクロコンピュータ２２、ＣＡＮ回路２９、Ｉｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６、Ｉｐ２セル制御回路２７、ヒータ制御回路２８等が実装されている。電源回路２１は、外部回路端子部３１のＢＡＴ端子を通じて接続されたバッテリ８から電力の供給を受けると共に、ＧＮＤ１端子を通じて接続されたＥＣＵ９で接地される。このような電源回路２１には、マイクロコンピュータ２２、ＣＡＮ回路２９、Ｉｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６、Ｉｐ２セル制御回路２７が各々接続され、それぞれ回路を駆動するために必要な電力の供給を受けている。
【００３３】
マイクロコンピュータ２２は、公知の構成のＣＰＵ２３、ＲＯＭ２４およびＲＡＭ２５を内蔵し、さらにＣＰＵ２３に接続された信号入出力部２２１と、該信号入出力部２２１に接続されたＡ／Ｄコンバータ２２２とを内蔵している。Ａ／Ｄコンバータ２２２には、Ｉｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６およびＩｐ２セル制御回路２７が各々接続されている。さらに、ＣＰＵ２３にはヒータ制御回路２８が接続されている。そしてマイクロコンピュータ２２は、外部回路端子部３１のＧＮＤ１端子を通じてＥＣＵ９のグランド電位に接続されている（なお、以下では、「グランド電位に接続されている」を「接地されている」とも表現する）。このような構成により、Ｉｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６、Ｉｐ２セル制御回路２７およびヒータ制御回路２８は、マイクロコンピュータ２２による制御を受けて、センサ素子１００およびヒータ１８０の駆動を行う。また、マイクロコンピュータ２２は、Ａ／Ｄコンバータ２２２および信号入出力部２２１を介して入力される電流Ｉｐ１（詳細には、電流Ｉｐ１を電圧変換した信号）、および、電流Ｉｐ２（詳細には、電流Ｉｐ２を電圧変換した信号）に基づいて、酸素濃度、ＮＯｘ濃度を算出する。
【００３４】
次に、Ｉｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６について説明する。図２に示すように、Ｉｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６は、基準電圧比較回路２６１、Ｉｐ１ドライブ回路２６２、Ｖｓ検出回路２６３、およびＩｃｐ供給回路２６４から構成されている。基準電圧比較回路２６１は、Ｖｓ検出回路２６３に検出されたＶｓセル１２０の電極１２２，１２３間の電圧Ｖｓを、基準となる基準電圧（例えば４２５ｍＶ）と比較するための回路であり、その比較結果をＩｐ１ドライブ回路２６２に対し出力する。Ｉｐ１ドライブ回路２６２は、センサ端子部３０のＩＰ１端子，ＣＯＭ端子を通じて接続されたＩｐ１セル１１０の電極１１２，１１３間に電流Ｉｐ１を供給するための回路であり、基準電圧比較回路２６１の出力に基づいて電流Ｉｐ１の大きさや向きを調整する。また、Ｉｐ１ドライブ回路２６２は、Ｉｐ１セル１１０の電極１１２，１１３間に流れる電流Ｉｐ１を検出するための回路でもあり、検出された電流Ｉｐ１（詳細には、電流Ｉｐ１を電圧変換した信号）はマイクロコンピュータ２２に出力される。
【００３５】
また、Ｖｓ検出回路２６３は、センサ端子部３０のＶＳ端子，ＣＯＭ端子を通じて接続された電極１２２，１２３間の電圧Ｖｓを検出するための回路であり、その検出値を基準電圧比較回路２６１に対し出力する。Ｉｃｐ供給回路２６４は、Ｖｓセル１２０の電極１２２，１２３間に電流Ｉｃｐを供給し、第１測定室１５０内から基準酸素室１７０内への酸素の汲み出しを行っている。なお、Ｉｐ１セル１１０の第１測定室１５０側の電極１１３、Ｖｓセル１２０の第１測定室１５０側の電極１２２、および後述するＩｐ２セル１３０の第２測定室１６０側の電極１３３は、センサ端子部３０のＣＯＭ端子を通じて、Ｉｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６の基準電位に接続されている。さらに、Ｉｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６は、外部回路端子部３１のＧＮＤ１端子を通じてＥＣＵ９で接地されている。
【００３６】
なお、電流Ｉｐ１の大きさや向きは、基準電圧比較回路２６１によるＶｓセル１２０の電極１２２，１２３間の電圧の比較結果に基づいて、Ｖｓセル１２０の電極１２２，１２３間の電圧が予め設定された基準電圧と略一致するように調整される。その結果、Ｉｐ１セル１１０により、第１測定室１５０内からセンサ素子１００外部への酸素の汲み出し、或いはセンサ素子１００外部から第１測定室１５０内への酸素の汲み入れが行われる。換言すると、Ｉｐ１セル１１０では、Ｖｓセル１２０の電極１２２，１２３間の電圧が一定値（基準電圧の値）に保たれるように、第１測定室１５０内における酸素濃度の調整が行われる。
【００３７】
次に、Ｉｐ２セル制御回路２７について説明する。図２に示すように、Ｉｐ２セル制御回路２７は、Ｉｐ２検出回路２７１およびＶｐ２印加回路２７２から構成されている。Ｉｐ２検出回路２７１は、センサ端子部３０のＩＰ２端子を通じて接続されたＩｐ２セル１３０の電極１３２から、ＣＯＭ端子を通じて接続された電極１３３に流れた電流Ｉｐ２の値の検出を行う回路である。なお、検出された電流Ｉｐ２（詳細には、電流Ｉｐ２を電圧変換した信号）はマイクロコンピュータ２２に出力される。Ｖｐ２印加回路２７２は、Ｉｐ２セル１３０の電極１３２，１３３間へ所定の電圧Ｖｐ２（例えば４５０ｍＶ）を印加するための回路であり、第２測定室１６０内から基準酸素室１７０へ酸素の汲み出しが行われる。そして、Ｉｐ２セル制御回路２７は、外部回路端子部３１のＧＮＤ１端子を通じてＥＣＵ９で接地されている。
【００３８】
次に、ヒータ制御回路２８について説明する。図２に示すように、ヒータ制御回路２８はＣＰＵ２３により制御され、ヒータ１８０のヒータパターン１８３に電流を流し、固体電解質体１１１，１２１，１３１（換言すると、Ｉｐ１セル１１０、Ｖｓセル１２０、Ｉｐ２セル１３０）の加熱を行う回路である。このヒータ制御回路２８には、ヒータパターンへの通電をＯＮ／ＯＦＦ制御するための周知のスイッチング素子（例えばＦＥＴ）が設けられている。
【００３９】
ヒータパターン１８３は、ヒータ１８０内でつながる一本の電極パターンである。このヒータパターン１８３の一方の端部は、センサ端子部３０のＨＴＲ（＋）端子を通じて外部回路端子部のＢＡＴ端子に接続され、バッテリ８の電力が供給されるようになっている。さらに、ヒータパターン１８３の他方の端部は、ＨＴＲ（−）端子を通じてヒータ制御回路２８が接続されている。そして、ヒータ制御回路２８は、外部回路端子部３１のＧＮＤ２端子を通じてバッテリ８のグランド電位に接続されている。つまり、ヒータ制御回路２８だけは、他の回路と異なりＧＮＤ２端子を通じてＥＣＵ９とは独立したバッテリ８にて接地されている。このような構成において、ヒータ制御回路２８を構成するスイッチング素子のスイッチング動作をＣＰＵ２３によるＰＷＭ通電制御を行うことで、ヒータパターン１８３に電流を流す公知の制御を行う。なお、ヒータパターン１８３へのＰＷＭ通電制御を行うにあたっては、センサ素子１００のインピーダンス（具体的には、Ｖｓセルの１２０のインピーダンス）を検出し、このインピーダンスが目標値になるようにヒータに供給する電力のデューティ比を算出して行ってもよいし、内燃機関の運転状態に基づいてヒータに供給する電力のデューティ比を算出して行ってもよい。これらのヒータパターン１８３へのＰＷＭ通電制御の具体的な手法は公知であるため、説明は省略する。
【００４０】
次に、ＣＡＮ回路２９について説明する。図２に示すように、ＣＡＮ回路２９は、ＥＣＵ９との間でＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）で通信するための回路である。ＣＡＮ回路２９は、信号入出力部２２１を介してＣＰＵ２３に接続されると共に、外部回路端子部３１のＣＡＮ（＋）端子，ＣＡＮ（−）端子に接続されている。そして、これらＣＡＮ（＋）端子，ＣＡＮ（−）端子は、ＣＡＮ９１を介してＥＣＵ９に接続されている。これにより、ＣＰＵ２３とＥＣＵ９との間でＣＡＮ通信が可能となっており、マイクロコンピュータ２２（ＣＰＵ２３）にて算出された電流Ｉｐ１に基づく酸素濃度情報や、電流Ｉｐ２に基づくＮＯｘ濃度情報が通信出力される。また、ＣＡＮ回路２９は、外部回路端子部３１のＧＮＤ１端子を通じてＥＣＵ９で接地されている。
【００４１】
次に、センサ制御装置２の回路基板２０上における各回路の配置構成について、図３を参照して説明する。図３は、センサ制御装置２の回路基板２０上に搭載された電子部品等の概略的な配置構成を示す図である。なお、便宜上、回路基板２０は矩形の板状をなすものとし、四方の縁端のうち、センサ端子部３０や外部回路端子部３１が配置された縁端を下端と称し、下端と反対側の縁端を上端と称する。また、残る２つの縁端のうち、センサ端子部３０寄りの縁端を左端、外部回路端子部３１寄りの縁端を右端と称して以下の説明を行うものとする。
【００４２】
図３に示すように、センサ制御装置２の１つの回路基板２０上には、電源回路２１、マイクロコンピュータ２２、Ｉｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６、Ｉｐ２セル制御回路２７、ヒータ制御回路２８、ＣＡＮ回路２９、センサ端子部３０、外部回路端子部（ＥＣＵ端子部）３１が実装されている。
【００４３】
Ｉｐ２セル制御回路２７は、センサ端子部３０よりも上端側で左端に沿って配置されている。また、外部回路端子部３１よりも上端側で右端寄りの位置には電源回路２１とヒータ制御回路２８が配置され、そのうちの電源回路２１がヒータ制御回路２８よりも上端側に配置されている。マイクロコンピュータ２２は、Ｉｐ２セル制御回路２７と電源回路２１との間で上端寄りの位置に配置されている。
【００４４】
さらに、マイクロコンピュータ２２とセンサ端子部３０との間に、Ｉｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６が配置されている。Ｉｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６は、Ｉｐ２セル制御回路２７と隣り合うように配置されており、ヒータ制御回路２８とは離れて配置されている。そして、電源回路２１の下端側にＣＡＮ回路２９が配置されている。
【００４５】
また、センサ端子部３０は、ＮＯｘセンサ１０（図１参照）と接続するためのハーネス４の各線が接続される各端子（ＩＰ１端子，ＩＰ２端子，ＶＳ端子，ＣＯＭ端子，ＨＴＲ（＋）端子，ＨＴＲ（−）端子）が列設された端子部であり、回路基板２０の板面において、一縁端に寄って配置されている。
【００４６】
そして、外部回路端子部３１は、このセンサ端子部３０と並んで同一縁端に沿って配置されている。外部回路端子部３１には、ＥＣＵ９との通信用のＣＡＮ９１を接続するための端子（ＣＡＮ（＋），ＣＡＮ（−））と、バッテリ８からの信号線を接続するための端子（ＢＡＴ）と、信号系の駆動回路であるＩｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６、Ｉｐ２セル制御回路２７、パワー系の駆動回路であるヒータ制御回路２８を接地するための端子（ＧＮＤ２端子）と、ＣＡＮ回路２９を接地するための端子（ＧＮＤ１端子）とが各々列設されている。
【００４７】
このように、外部回路端子部３１では、信号系の駆動回路（具体的には、電源回路２１，マイクロコンピュータ２２，Ｉｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６，Ｉｐ２セル制御回路２７，ＣＡＮ回路２９）を接地するためのＧＮＤ１端子と、パワー系の駆動回路（具体的には、ヒータ制御回路２８）を接地するためのＧＮＤ２端子とを互いに別々に設けている。さらに、ＧＮＤ１端子をＥＣＵ９のグランド電位に接地し、ＧＮＤ２端子をバッテリ８のグランド電位に接地している。即ち、パワー系のグランドと信号系のグランドについて、回路基板２０と、外部装置であるＥＣＵ９およびバッテリ８とを電気的に接続する電気経路とのそれぞれにおいて、互いに独立させている。ここで、例えば、信号系の駆動回路のグランドと、パワー系の駆動回路のグランドとを共用化させた場合、ヒータ制御回路２８がＯＮされている間は、Ｉｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６、Ｉｐ２セル制御回路２７の出力値が実際よりも高くなる。この場合、ヒータ制御回路２８のＯＦＦ時にＡ／Ｄ値をサンプリングすればよいのであるが、ヒータ制御回路２８のＯＮ／ＯＦＦに関係なくＡ／Ｄ値を平均化すると、電流Ｉｐ１に基づいて算出される酸素濃度や電流Ｉｐ２に基づいて算出されるＮＯｘ濃度の出力変動は大きくなりがちである。さらに、ＣＡＮ回路２９に流れる電流もヒータ電流に比べて極めて小さいので、ヒータ制御回路２８がＯＮされている間は、ＣＡＮ回路２９の出力電圧も変動してしまう。そこで、本実施形態のように、信号系の駆動回路のグランドと、パワー系の駆動回路のグランドとを独立させることで、信号系の駆動回路に対するヒータ電流の影響を抑制することができる。
【００４８】
また、電源回路２１、マイクロコンピュータ２２についても、ヒータ制御回路２８とは別にＧＮＤ１端子を通じてＥＣＵ９で接地されているので、電源回路２１およびマイクロコンピュータ２２の各出力に対して、ヒータ電流が影響するのを防止することができる。
【００４９】
また、ＧＮＤ１端子において、Ｉｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６およびＩｐ２セル制御回路２７を接地するためのグランドと、ＣＡＮ回路２９を接地するためのグランドを共用化させている。本来ならば、外部回路端子部３１に、ヒータ制御回路２８用のグランドを含めて３つのＧＮＤ端子を設定しなければならないところを２つに減らすことができる。これにより、センサ制御装置２のグランド配線のレイアウトを簡素化できる。
【００５０】
次に、ＮＯｘセンサ１０を用いた酸素濃度およびＮＯｘ濃度の検出の際の動作について説明する。図２に示す、ＮＯｘセンサ１０のセンサ素子１００を構成する固体電解質体１１１，１２１，１３１は、ヒータ制御回路２８から駆動電流が流されたヒータパターン１８３の昇温に伴い加熱され、活性化する。これにより、Ｉｐ１セル１１０、Ｖｓセル１２０およびＩｐ２セル１３０が動作するようになる。
【００５１】
排気管６（図１参照）内を流通する排気ガスは、第１拡散抵抗部１５１による流通量の制限を受けつつ第１測定室１５０内に導入される。ここで、Ｉｃｐ供給回路２６４によりＶｓセル１２０には電極１２３側から電極１２２側へ電流Ｉｃｐが流されている。このため排気ガス中の酸素は、負極側となる第１測定室１５０内の電極１２２から電子を受け取ることができ、酸素イオンとなって固体電解質体１２１内を流れ、基準酸素室１７０内に移動する。つまり、電極１２２，１２３間で電流Ｉｃｐが流されることによって、第１測定室１５０内の酸素が基準酸素室１７０内に送り込まれている。
【００５２】
Ｖｓ検出回路２６３では電極１２２，１２３間の電圧が検出されており、基準電圧比較回路２６１により基準電圧（４２５ｍＶ）と比較されて、その比較結果がＩｐ１ドライブ回路２６２に対し出力されている。ここで、電極１２２，１２３間の電位差が４２５ｍＶ付近で一定となるように、第１測定室１５０内の酸素濃度を調整すれば、第１測定室１５０内の排気ガス中の酸素濃度は所定値（１０−８〜１０−９ａｔｍ）に近づくこととなる。
【００５３】
そこで、Ｉｐ１ドライブ回路２６２では、第１測定室１５０内に導入された排気ガスの酸素濃度が所定値より薄い場合、電極１１２側が負極となるようにＩｐ１セル１１０に電流Ｉｐ１を流し、センサ素子１００外部から第１測定室１５０内へ酸素の汲み入れを行う。一方、第１測定室１５０内に導入された排気ガスの酸素濃度が所定値より濃い場合、Ｉｐ１ドライブ回路２６２は、電極１１３側が負極となるようにＩｐ１セル１１０に電流Ｉｐ１を流し、第１測定室１５０内からセンサ素子１００外部へ酸素の汲み出しを行う。このときの電流Ｉｐ１の大きさと流れる向きから、排気ガス中の酸素濃度の検出が可能である。なお、酸素濃度は、電流Ｉｐ１（詳細には、電流Ｉｐ１を電圧変換した信号）に基づき、マイクロコンピュータ２２にて算出される。
【００５４】
このように、第１測定室１５０において酸素濃度が調整された排気ガスは、第２拡散抵抗部１５２を介し、第２測定室１６０内に導入される。第２測定室１６０内で電極１３３と接触した排気ガス中のＮＯｘは、電極１３３を触媒としてＮ２とＯ２に分解（還元）される。そして分解された酸素は、電極１３３から電子を受け取り、酸素イオンとなって固体電解質体１３１内を流れ、基準酸素室１７０内に移動する。このとき、第１測定室１５０で汲み残された残留酸素も同様に、Ｉｐ２セル１３０によって基準酸素室１７０内に移動する。このため、Ｉｐ２セル１３０を流れる電流は、ＮＯｘ由来の電流および残留酸素由来の電流となる。
【００５５】
ここで、第１測定室で汲み残された残留酸素の濃度は所定値に調整されているため、その残留酸素由来の電流は略一定とみなすことができ、ＮＯｘ由来の電流の変動に対する影響は小さい。従ってＩｐ２セル１３０を流れる電流の変動は、ＮＯｘ濃度に比例することとなる。センサ制御装置２では、マイクロコンピュータ２２にて、Ｉｐ２検出回路２７１によりＩｐ２セル１３０を流れる電流Ｉｐ２（詳細には、電流Ｉｐ２を電圧変換した信号）を検出しつつ、公知の残留酸素由来のオフセット電流の補正計算処理を行い、排気ガス中のＮＯｘ濃度の検出を行うのである。
【００５６】
次に、信号系の駆動回路のグランドとパワー系の駆動回路のグランドを別々に設けたことによる本発明の効果を実証するために評価試験を行った。この評価試験では、ヒータ制御回路２８のＯＮ／ＯＦＦ時におけるセンサ制御装置２の各出力値に与える影響について調べた。具体的に言うと、実施例１では、ＣＡＮの通信バスの極性であるＣＡＮ−Ｈ、ＣＡＮ−Ｌの各出力電圧（Ｖ）の変動と、信号用の基準電圧であるシグナルグラウンドの出力電圧（Ｖ）の変動とについてそれぞれ調べた。また、実施例２では、Ｉｐ２検出回路２７１の出力電圧（Ｖ）の変動について調べた。なお、実施例１，２の何れにおいても、信号系の駆動回路のＧＮＤ端子とパワー系の駆動回路のＧＮＤ端子とを共用化させたセンサ制御装置を比較サンプルとして用いた。
【００５７】
〔実施例１〕
まず、実施例１の結果について、図４，図５を参照して説明する。図４は、１本のＧＮＤ端子を共用化したセンサ制御装置のＣＡＮの出力電圧（ＣＡＮ通信信号）の変動と、シグナルグラウンドの電圧変動とを示すグラフである。図５は、２本のＧＮＤ端子を別々に有する本実施の形態におけるセンサ制御装置のＣＡＮの出力電圧（ＣＡＮ通信信号）の変動と、シグナルグラウンドの電圧変動とを示すグラフである。
【００５８】
まず、１本のＧＮＤ端子を共用化したセンサ制御装置の出力変動の結果について説明する。図４に示すように、ｔ１タイミングでヒータ制御回路２８がＯＮされると、ＯＦＦ時に０（Ｖ）であったシグナルグラウンドの電圧値は、瞬間的に上昇した後、０．３（Ｖ）まで低下した。その後、ヒータ制御回路２８がＯＮされている間は０．３（Ｖ）のままであった。次いで、ｔ３タイミングで、ヒータ制御回路２８がＯＦＦされると、瞬間的に大きく低下したが、すぐに０（Ｖ）に戻った。その後、ヒータ制御回路２８がＯＦＦされている間は０（Ｖ）のままであった。
【００５９】
一方、ＣＡＮ−Ｈ、ＣＡＮ−Ｌの出力電圧では、ｔ１タイミングでヒータがＯＮされると、ＯＦＦ時に２．５（Ｖ）であったＣＡＮ−Ｈ、ＣＡＮ−Ｌの各電圧は、瞬間的に上昇した後、２．８（Ｖ）まで低下した。その後、ヒータ制御回路２８がＯＮされている間は２．８（Ｖ）のままであった。次いで、ｔ２タイミングで、ＣＡＮ回路２９とＥＣＵ９との間で通信がなされると、ＣＡＮ−Ｈは瞬間的に４．３（Ｖ）まで上昇し、ＣＡＮ−Ｌは瞬間的に１．２（Ｖ）まで低下した。その後２．８（Ｖ）に戻った。さらに、ｔ３タイミングで、ヒータ制御回路２８がＯＦＦされると、瞬間的に大きく低下したが、すぐに２．５（Ｖ）に戻った。その後、ヒータ制御回路２８がＯＦＦされている間は２．５（Ｖ）のままであった。つまり、ヒータ制御回路２８がＯＮされている間は、シグナルグラウンドの出力電圧の上昇分である０．３（Ｖ）がＣＡＮ−Ｈ、ＣＡＮ−Ｌに上乗せされた結果となった。
【００６０】
次に、２本のＧＮＤ端子を別々に有するセンサ制御装置（本発明品）の出力変動の結果について説明する。図５に示すように、ｔ１タイミングで、ヒータ制御回路２８がＯＮされると、ＯＦＦ時に０（Ｖ）であったシグナルグラウンドの出力電圧は、瞬間的にやや低下したが、すぐに０（Ｖ）に戻った。その後、ヒータ制御回路２８がＯＮされている間もほぼ０（Ｖ）であった。次いで、ｔ３タイミングで、ヒータ制御回路２８がＯＦＦされた際も、瞬間的にやや低下したが、すぐに０（Ｖ）に戻った。その後、ヒータ制御回路２８がＯＮ／ＯＦＦが切り替わっても０（Ｖ）のままであった。
【００６１】
一方、ＣＡＮ−Ｈ、ＣＡＮ−Ｌの出力電圧では、ｔ１タイミングで、ヒータ制御回路２８がＯＮされると、ＯＦＦ時に２．５（Ｖ）であった出力電圧は、瞬間的にやや低下したが、すぐに２．５（Ｖ）に戻った。その後、ヒータ制御回路２８がＯＮされている間も２．５（Ｖ）であった。次いで、ＣＡＮ回路２９とＥＣＵ９との間で通信がなされると、ＣＡＮ−Ｈは瞬間的に４．０（Ｖ）まで上昇し、ＣＡＮ−Ｌは瞬間的に０．９（Ｖ）まで低下した。その後２．５（Ｖ）に戻った。さらに、ｔ３タイミングでヒータ制御回路２８がＯＦＦされると、瞬間的にやや上昇したが、すぐに２．５（Ｖ）に戻った。その後、ヒータ制御回路２８がＯＦＦされている間も２．５（Ｖ）のままであった。
【００６２】
実施例１の結果より、１本のＧＮＤ端子を共用化したセンサ制御装置では、ヒータ制御回路２８がＯＮされている間は、シグナルグラウンドの出力電圧が高くなり、その高くなった分だけ、ＣＡＮ−Ｈ、ＣＡＮ−Ｌの各出力電圧が高くなることがわかった。また、ヒータ制御回路２８のＯＮ／ＯＦＦの切り替え時における各出力電圧も大きく変動することがわかった。これは、ヒータ制御回路２８電流に比べて、ＣＡＮ回路２９で流れる電流の値が非常に小さいことに加え、ヒータ制御回路２８のＧＮＤ端子と、ＣＡＮ回路２９のＧＮＤ端子とを共用化させているため、ヒータ制御回路２８を流れるヒータ電流の影響を受け易い状態であると言える。よって、ヒータ制御回路２８がＯＮされている間は、シグナルグラウンド、ＣＡＮ−Ｈ、ＣＡＮ−Ｌの各出力電圧が高くなったと推測さ
れる。この状態では、ヒータ制御回路２８がＯＮされている間は、ＣＡＮ出力が変動するため、ＥＣＵ９はＣＡＮ９１を介してセンサ制御装置からＮＯｘ濃度情報等を反映したＣＡＮ通信信号を安定して受信できない可能性がある。
【００６３】
一方、本発明のセンサ制御装置２では、ヒータ制御回路２８のＯＮ／ＯＦＦに関わらず、シグナルグラウンド、ＣＡＮ−Ｈ、ＣＡＮ−Ｌの各出力電圧にほとんど変化が見られなかった。さらに、ヒータ制御回路２８のＯＮ／ＯＦＦの切り替え時の変動についても、ＧＮＤ端子を共用化した場合に比べて確実に小さくなった。これにより、ＣＡＮ回路２９に対するヒータ制御回路２８を流れるヒータ電流の影響を最小限に抑えることができる。よって、ヒータ制御回路２８がＯＮされても、シグナルグラウンド、ＣＡＮ−Ｈ、ＣＡＮ−Ｌの出力電圧がほとんど変動しなかったと推測される。即ち、本発明のセンサ制御装置２では、ヒータ制御回路２８のＯＮ／ＯＦＦに関係なく、ＣＡＮ回路２９の出力が安定しているため、ＥＣＵ９はＣＡＮ９１を介してセンサ制御装置２からＮＯｘ濃度情報等を反映したＣＡＮ通信信号を安定して受信できる。
【００６４】
〔実施例２〕
次に、実施例２の結果について、図６，図７を参照して説明する。図６は、１本のＧＮＤ端子を共用化したセンサ制御装置のＮＯｘ出力の変動を示すグラフである。図７は、２本のＧＮＤ端子を別々に有する本実施の形態におけるセンサ制御装置のＮＯｘ出力の変動を示すグラフである。なお、ここでは、ＮＯｘのアナログ出力として、Ｉｐ２セル制御回路２７にて検出されるＩｐ２電流を電圧変換したＮＯｘ出力電圧を計測した。
【００６５】
まず、１本のＧＮＤ端子を共用化したセンサ制御装置の出力変動の結果について説明する。図６に示すように、ｔ５タイミングで、ヒータ制御回路２８がＯＮされると、ＯＦＦ時に１．５０（Ｖ）であったＮＯｘの出力電圧は、瞬間的に上下に変動し、１．７０（Ｖ）に推移した。その後、１．５０（Ｖ）には戻らず、ヒータ制御回路２８がＯＮされている間は１．７０（Ｖ）のままであった。次いで、ｔ６タイミングで、ヒータ制御回路２８がＯＦＦされると、瞬間的に大きく低下したが、その後１．５０（Ｖ）に戻った。
【００６６】
次に、２本のＧＮＤ端子を別々に有するセンサ制御装置（本発明品）の出力変動の結果について説明する。図７に示すように、ｔ５タイミングで、ヒータ制御回路２８がＯＮされると、ＯＦＦ時に１．５０（Ｖ）であったＮＯｘの出力電圧は、瞬間的に上下に変動したが、すぐに１．５２（Ｖ）に推移した。その後、ヒータ制御回路２８がＯＮされている間では、１．５２（Ｖ）のままであった。次いで、ｔ６タイミングで、ヒータ制御回路２８がＯＦＦされると、瞬間的に上下に変動したが、すぐに１．５０（Ｖ）に戻った。その後、ヒータ制御回路２８がＯＦＦされている間は、１．５０（Ｖ）のままであった。
【００６７】
実施例２の結果より、１本のＧＮＤ端子を共用化したセンサ制御装置では、ヒータ制御回路２８がＯＮされている間は、ＮＯｘの出力電圧が大幅に高くなることがわかった。また、ヒータ制御回路２８のＯＮ／ＯＦＦの切り替え時における出力電圧も大きく変動することがわかった。これは、ヒータ制御回路２８を流れるヒータ電流に比べて、Ｉｐ２セル制御回路２７を流れる電流がｎＡオーダと非常に小さいことに加え、ヒータ制御回路２８のＧＮＤ端子と、Ｉｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６およびＩｐ２セル制御回路２７のＧＮＤ端子とを共用化させているので、ヒータ制御回路２８のヒータ電流の影響を受け易い状態であったと言える。よって、ヒータ制御回路２８がＯＮされている間は、ＮＯｘの出力電圧が高くなったと推測される。この状態では、ヒータ制御回路２８がＯＮされている間は、ＮＯｘの出力が変動するため、正確なＮＯｘ濃度を検出することができない。
【００６８】
一方、本発明のセンサ制御装置２では、ヒータ制御回路２８がＯＮされると、ＮＯｘの出力電圧が若干高くなる程度でほとんど差は見られなかった。さらに、ヒータ制御回路２８のＯＮ／ＯＦＦの切り替え時の変動についても、ＧＮＤ端子を共用化した場合に比べて確実に小さくなった。これは、パワー系の駆動回路のグランドと、信号系の駆動回路のグランドとを別々に設けたことによる。これにより、Ｉｐ２セル制御回路２７の出力に対するヒータ制御回路２８電流の影響を最小限に抑えることができる。よって、ヒータ制御回路２８がＯＮされても、センサ制御装置２のＮＯｘの出力電圧がほとんど変動しなかったと推測される。従って、本発明のセンサ制御装置２では、ヒータ制御回路２８のＯＮ／ＯＦＦに関係なく、ＮＯｘ濃度の出力が安定しているため、正確なＮＯｘ濃度を検出することができる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態のセンサ制御装置２では、外部回路端子部３１において、信号系の駆動回路をグランド電位に接続するためのＧＮＤ１端子と、パワー系の駆動回路をグランド電位に接続するためのＧＮＤ２端子とを互いに別々に設けている。さらに、ＧＮＤ１端子を第１外部装置であるＥＣＵ９のグランド電位に接続し、ＧＮＤ２端子を第２外部装置であるバッテリ８のグランド電位に接続している。即ち、パワー系の駆動回路のグランドと信号系の駆動回路のグランドとについて、回路基板２０と、外部装置であるＥＣＵ９およびバッテリ８とを電気的に接続する電気経路において互いに独立させている。これにより、ヒータ制御回路２８がＯＮされても、信号系であるＩｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６およびＩｐ２セル制御回路２７、通信のためのＣＡＮ回路２９に対するヒータ電流の影響を抑制することができる。従って、ＮＯｘ濃度の検出精度を向上させることができる。
【００７０】
また、ＧＮＤ１端子において、センサ素子１００に関連するＩｐ１セル／Ｖｓセル制御回路２６およびＩｐ２セル制御回路２７をグランド電位に接続するためのグランドと、ＣＡＮ回路２９をグランド電位に接続するためのグランドとを共用化させたことで、外部回路端子部３１に設置すべきＧＮＤ端子を減らすことができる。これにより、センサ制御装置２のグランド配線のレイアウトを簡素化できる。
【００７１】
なお、本発明は上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ヒータパターン１８３の一方の端部を、センサ端子部３０のＨＴＲ（＋）端子を通じてＢＡＴ端子に接続し、ヒータパターンの他方の端部を、ＨＴＲ（−）端子を通じてヒータ制御回路２８に接続するようにした。しかし、ヒータパターン１８３の一方の端子を、ＨＴＲ（＋）端子を通じてヒータ制御回路２８に接続した上でＢＡＴ端子に接続し、ヒータパターン１８３の他方の端部を、ＨＴＲ（−）端子を通じて、バッテリ８のグランド電位に接続させるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、ＮＯｘセンサのみならず、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサ（例えば、ＨＣセンサ）に接続されるセンサ制御装置に対しても利用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
２    センサ制御装置
８    バッテリ（第２外部装置）
９    エンジン制御装置（第１外部装置）
１０    ＮＯｘセンサ（ガスセンサ）
２０    回路基板
２６    Ｉｐ１セル／Ｖｓセル制御回路
２７    Ｉｐ２セル制御回路
２８    ヒータ制御回路
２９    ＣＡＮ回路
３０    センサ端子部
３１    外部回路端子部
１００    センサ素子
１８０    ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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